推薦學習
又是風和日麗的一天,我正在快樂的寫著bug,突然感覺到背後一陣涼風吹過,我感覺肯定有大事發生,我轉頭一看,果然,小明笑嘻嘻的站在我身後,邊笑邊說:哥,忙嗎?不忙的話幫我看個問題唄!每次他的問題都十分詭異,不過身為同事,還是應該相互幫助的,我決定與他一起看看他的問題。
SimpleDateFormat詭異bug
SimpleDateFormat應該是我們開發中使用比較多的工具類了吧,小明也在項目中使用到了,但就是這個工具類讓小明痛苦了好長一段時間,為什麼呢?那是因為測試工程師的小哥哥們在辛勞的做著接口性能測試,但是發現有些接口返回的日期時間是錯亂的,不符合實際結果,這個時候,禪道中就多出了一道美麗的風景線,那就是bug:在併發接口測試中,日期返回的數據偶爾錯誤。 就是這麼一個bug,讓小明鬱悶了好長一段時間,實在找不到解決方案,這才找到了我,我來看了他的業務代碼之後,發現他使用了SimpleDateFormat這個工具類來格式化時間, 並且還是靜態的,這個時候我就知道為什麼平時做功能測試的時候沒有問題,在做性能測試的時候bug就出來了,小明也是剛畢業不久,對多線程這一塊不是怎麼的熟悉,所以這個也不能怪他,我們現在使用demo來複現一下SimpleDateFormat的詭異bug吧。
復現SimpleDateFormat詭異bug
我這裡將使用demo的形式來複現一下SimpleDateFormat存在的bug。
字符串日期轉Date日期(parse)
<code>package com.ymy.test; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date;
public
class
SimpleDateFormatBugTest
{private
static
SimpleDateFormat sdf =new
SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
);private
static
Dateparse
(String date
){ Date parse =null
;try
{return
sdf.parse(date); }catch
(ParseException e) { e.printStackTrace(); }return
null
; }public
static
void
main
(String[] args
) { Thread t1 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2020-12-12 12:12:12"
); System.out
.println("當前日期:"
+ parse); }); Thread t2 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2020-12-12 12:12:12"
); System.out
.println("當前日期:"
+ parse); }); Thread t3 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2018-10-10 10:10:10"
); System.out
.println("當前日期:"
+ parse); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join
(); t2.join
(); t3.join
(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out
.println("線程執行完畢"
); } }/<code>執行結果
<code>
Exception
in thread "Thread-2" Exception in thread "Thread-0" java.lang.NumberFormatException: For input string: ".1102E.1102E22"
at
sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:2043)
at
sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
at
java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
at
java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
at
java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2089)
at
java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at
java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
at
java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.parse(SimpleDateFormatBugTest.java:33)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.lambda$main$2(SimpleDateFormatBugTest.java:56)
at
java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
:For input string: ".1102E.1102E22"
at
sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:2043)
at
sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
at
java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
at
java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
at
java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2089)
at
java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at
java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
at
java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.parse(SimpleDateFormatBugTest.java:33)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.lambda$main$0(SimpleDateFormatBugTest.java:45)
at
java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Dec 12 12:12:12 CST 2020
線程執行完畢
Process
finished with exit code 0
/<code>Date日期轉String類型(format)
<code>package com.ymy.test;
import
java.text.ParseException;import
java.text.SimpleDateFormat;import
public
class
SimpleDateFormatTest {private
static
SimpleDateFormat sdf =new
SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
);private
static
Date
d1 =null
;private
static
Date
d2 =null
;private
static
Date
d3 =null
;static
{try
{ d1 = sdf.parse("2020-12-12 12:12:12"
); d2 =sdf.parse("2019-11-11 11:11:11"
); d3 =sdf.parse("2018-10-10 10:10:10"
); }catch
(ParseException e) { e.printStackTrace(); } }public
static
void
main(String
[] args) { Thread t1 =new
Thread(() -> {String
parse = sdf.format(d1); System.out.println("當前日期:"
+ parse); }); Thread t2 =new
Thread(() -> {String
parse = sdf.format(d2); System.out.println("當前日期:"
+ parse); }); Thread t3 =new
Thread(() -> {String
parse = sdf.format(d3); System.out.println("當前日期:"
+ parse); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join(); t2.join(); t3.join(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }/<code>使用三個線程分別對2020-12-12 12:12:12、2019-11-11 11:11:11、2018-10-10 10:10:10的Date格式轉字符串格式的操作,我們在靜態代碼塊中初始化了Date格式的數據,然後使用三個線程分別對他們進行格式轉換。
第一次:
<code>當前日期:2020
-12-12
12:12
:12
-11-11
11:11
:11
當前日期:2019-11-11
11:11
:11
/<code>第二次:
<code>當前日期:2018
-10-10
10:10
:10
當前日期:2018-10-10
10:10
:10
當前日期:2019-11-11
11:11
:11
Process
finished
with
exit
code
0 /<code>第三次:
<code>當前日期:2020
-10-10
10:10
:10
當前日期:2018-10-10
10:10
:10
當前日期:2018-10-10
10:10
:10
Process
finished
with
exit
code
0 /<code>我們發現String轉Date的時候有兩個線程直接報錯,Date轉String雖然不會報錯,但是日期格式全部錯亂,為什麼平時使用的時候不會出現問題,一到性能測試的時候就會發生這種問題,小明表示快要崩潰了。
SimpleDateFormat出現bug的原因
其實瞭解過多線程的人都知道SimpleDateFormat是線程不安全的,但是為什麼是線程不安全的,大家都知道嗎?我們一起來看一下。
首先parse源碼分析:
<code>
public
Date
parse(String
source) throws ParseException { ParsePosition pos =new
ParsePosition(0
);Date
result = parse(source, pos);if
(pos.index ==0
)throw
new
ParseException("Unparseable date: ""
+ source +"""
, pos.errorIndex);return
result; } /<code>進入:parse(source, pos);,然後注意到下面這段代碼
<code>
try
{ parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();if
(ambiguousYear[0
]) {if
(parsedDate.before(defaultCenturyStart)) { parsedDate = calb.addYear(100
).establish(calendar).getTime(); } } }Calendar
establish
(Calendar cal)
{ boolean weekDate = isSet(WEEK_YEAR) && field[WEEK_YEAR] > field[YEAR];if
(weekDate && !cal.isWeekDateSupported()) {if
(!isSet(YEAR)) {set
(YEAR, field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR]); } weekDate =false
; } cal.clear();for
(int
stamp = MINIMUM_USER_STAMP; stamp < nextStamp; stamp++) {for
(int
index =0
; index <= maxFieldIndex; index++) {if
(field[index] == stamp) { cal.set
(index, field[MAX_FIELD + index]);break
; } } }if
(weekDate) {int
weekOfYear = isSet(WEEK_OF_YEAR) ? field[MAX_FIELD + WEEK_OF_YEAR] :1
;int
dayOfWeek = isSet(DAY_OF_WEEK) ? field[MAX_FIELD + DAY_OF_WEEK] : cal.getFirstDayOfWeek();if
(!isValidDayOfWeek(dayOfWeek) && cal.isLenient()) {if
(dayOfWeek >=8
) { dayOfWeek--; weekOfYear += dayOfWeek /7
; dayOfWeek = (dayOfWeek %7
) +1
; }else
{while
(dayOfWeek <=0
) { dayOfWeek +=7
; weekOfYear--; } } dayOfWeek = toCalendarDayOfWeek(dayOfWeek); } cal.setWeekDate(field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR], weekOfYear, dayOfWeek); }return
cal; } /<code>我們深入到calb.establish(calendar).getTime();中,發現 establish() 中存在著一行比較秀的代碼:
<code>
cal
.clear
(); /<code><code>
public
final
void
clear
()
{for
(int
i =0
; i < fields.length; ) { stamp[i] = fields[i] =0
; isSet[i++] =false
; } areAllFieldsSet = areFieldsSet =false
false
; } /<code>由於calendar這個參數是由調用方傳遞進來的,而調用方parse()拿的是當前類的成員變量。
<code>
protected
Calendar calendar;/<code>然而我們都知道,成員變量在多線程情況下如果沒有鎖的加持,是很容易出現線程安全問題的,他這裡是先執行的clear,在重新獲取時間
<code>
public
final
DategetTime
()
{return
new
Date(getTimeInMillis()); }public
long
getTimeInMillis
()
{if
(!isTimeSet) { updateTime(); }return
time; } ressWarnings("ProtectedField"
)protected
long
time; /<code>getTime最終返回的是成員變量,這個是之前已經設置了值的屬性,然而當開啟多線程的時候,很有可能導致第一個線程執行了getTime之後第二個線程有執行了clear,由於這些變量都是成員變量,所以他們是共享的,bug就發生了。 format日期錯亂的原因和這個類似,這裡就不做過多說明了,感興趣的小哥哥小姐姐可以翻開源碼擼一下。
如何解決SimpleDateFormat多線程安全問題
局部變量
既然成員變量會發生線程安全問題,那將SimpleDateFormat設置成為局部變量那不就沒問題了嗎,卻是是這樣,但如果需要修改格式化的模式,改動量是非常大,因為你需要將所有涉及到的局部變量都修改一遍,而單例只需要修改一次,這個看情況而定
使用SimpleDateFormat方法時加鎖
這也是一種解決的思路,比如:synchronized,大家都知道,加鎖會降低程序的效率,除非必要情況,否者時不建議直接使用鎖來解決的。
使用ThreadLocal
ThreadLocal不知道大家瞭解過沒有,他是一種解決多線程併發問題簡單有效的方式,通過線程和變量綁定的方式,讓線程與線程之間不存在變量共享的問題,自然而然就解決了多線程併發的問題。
ThreadLocal介紹
JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal為解決多線程程序的併發問題提供了一種新的思路。使用這個工具類可以很簡潔地編寫出優美的多線程程序,ThreadLocal並不是一個Thread,而是Thread的局部變量。
舉個生活中的例子,人有三急,而廁所只有一坑位,所以公司的上百人都會爭先恐後的爭奪那一個坑位的使用權,並且在爭奪過程中還有可能出現事故,公司老總有一次也想蹲坑,但是發現已經有很多人正在為了那一個坑位搶的死去活來,導致他不能及時排洩而。。。。。。
公司老總整理了情緒之後,於時吩咐秘書:你趕緊去安排一下,廁所的坑位增加到一百個,每人一個,看還有沒有人搶。
這個例子就有點類似與我們程序中的多線程,很多線程都在搶同一個資源,在搶來搶去的時候難免發生意外情況,也就是程序中的線程安全問題,所以有沒有一種給每個線程都分配對應的變量,讓他們不用搶來搶去?這個時候ThreadLocal站了出來,我是土豪,我給你們每個線程都分配一個只屬於你們自己的資源,省的你們搶來搶去,打擾我泡妞。
ThreadLocal使用demo
<code>package com.ymy.test; import java.util.Random;
public
class
MyLocalThread
{private
static
Random random =new
Random();private
static
ThreadLocal t = ThreadLocal.withInitial( ()->random.nextInt(10
)+1
);private
static
Integerget
(){return
t.get
(); }public
static
void
main
(String[] args
) { Thread t1 =new
get
(); System.out
.println("線程名:"
+Thread.currentThread().getName()+" "
+ num); num =get
(); System.out
.println("線程名:"
+Thread.currentThread().getName()+" 第二次獲取 "
+ num); }); Thread t2 =new
Thread(() -> { Integer num =get
(); System.out
.println("線程名:"
+Thread.currentThread().getName()+" "
+ num); num =get
(); System.out
.println("線程名:"
+Thread.currentThread().getName()+" 第二次獲取 "
+ num); }); Thread t3 =new
Thread(() -> { Integer num =get
(); System.out
.println("線程名:"
+Thread.currentThread().getName()+" "
+ num); num =get
(); System.out
.println("線程名:"
+Thread.currentThread().getName()+" 第二次獲取 "
+ num); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join
(); t2.join
(); t3.join
(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out
.println("執行完畢"
); } }/<code>上面的代碼很簡單,ThreadLocal為三個線程生成三個隨機數,然後三個線程分別去獲取生成的隨機數,看看會發生什麼結果?
<code>
線程名:Thread-0
3
線程名:Thread-0
第二次獲取
3
線程名:Thread-1
1
線程名:Thread-2
10
線程名:Thread-1
第二次獲取
1
線程名:Thread-2
第二次獲取
10
執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>我們來看一下三個線程分別生成的隨機數:
第一個線程(Thread-0):3
第二個線程(Thread-1):1
第三個線程(Thread-2):10
我們看到三個線程生成的數據:3、1、10,都是隨機的,但是這並不能說明他就是線程安全的,所以我這裡還特意在這三個線程中重複獲取了一次隨機數,我們我們發現:
第一個線程第二次獲取(Thread-0):3
第二個線程第二次獲取(Thread-1):1
第三個線程第二次獲取(Thread-2):10
你們是不是發現什麼了?沒錯,那就是每個線程的第二次獲取的數據和第一次是相同的,而且不會和其他線程發生任何錯亂,這就是ThreadLocal的神奇之處。
ThreadLocal源碼探索
我們先看看ThreadLocal是如何被創建的
<code>private static ThreadLocal t = ThreadLocal.withInitial(
()
->random.nextInt(10
)+1
); /<code>這行代碼是上面demo中ThreadLocal創建方式,通過ThreadLocal.withInitial來創建,我們一起來看一下withInitial方法。
<code>
public
static
ThreadLocal withInitial(Supplier extends S> supplier) {return
new
SuppliedThreadLocal<>(supplier); } /<code>這是jdk1.8才支持的創建方式,以前的版本請不要這麼使用,這個方法表示:
創建線程局部變量。變量的初始值是通過調用get()方法確定的。
那我們在一起來看看get()方法
<code>
public
Tget
() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t);if
(map !=null
) { ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this
);if
(e !=null
) { T result = (T)e.value;return
result; } }return
setInitialValue(); } /<code>大致意思:
返回當前線程中該線程局部變量的副本中的值。如果變量沒有當前線程的值,則首先將其初始化為調用{@link #initialValue}方法返回的值。
<code>
private
TsetInitialValue
() { Tvalue
= initialValue(); Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t);if
(map !=null
) map.set
(this
value
);else
createMap(t,value
);return
value
; } /<code>大致意思:將此線程局部變量的當前線程副本設置為指定的值。大多數子類將不需要重寫這個方法,僅僅依靠{@link #initialValue}方法來設置線程局部變量的值,其中看到ThreadLocalMap 了沒有?之前是不是一直有一個疑惑,那就是ThreadLocal到底是怎麼存儲我們線程變量的,ThreadLocalMap 就是ThreadLocal給每一個線程都分配一個獨立資源的王牌,我們一起看看ThreadLocalMap的內部結構
<code>
static
class
Entry
extends
WeakReference
<ThreadLocal
>> { Object value; Entry(ThreadLocal > k, Object v) { super(k); value = v; } }private
Entry[] table; /<code>裡面也有很多的方法,這裡就不全貼出來了,佔用太多空間,Entry 存放的就是線程對應的存儲對象,我們來梳理一下整個過程,當線程調用get()的時候,首先會判斷Thread類中的ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals變量,通過線程名獲取
如果存在,接著獲取當前線程的存儲的對象T,如果沒有找到,那麼將會執行初始化過程,也就是setInitialValue()方法,在setInitialValue()方法方法中又會判斷ThreadLocal.ThreadLocalMap是否為空,如果不為空,賦值,為空,創建ThreadLocal.ThreadLocalMap
<code>
void
createMap
(Thread t, T firstValue)
{ t.threadLocals =new
ThreadLocalMap(this
, firstValue); } /<code>然後返回當前線程的變量對象,大致流程就是這樣,Thread類中維護著一個ThreadLocalMap,它負責存儲線程的與線程對應的資源對象,當線程調用get()的時候會判斷ThreadLocalMap中是否存在當前線程,如果沒有,創建在返回,否者直接返回。
ThreadLocal注意事項
不知道你們注意到沒有,存儲線程變量的ThreadLocalMap屬於Thread,並不屬於ThreadLocal,你知道為什麼嗎?
1:我們知道,ThreadLocal只是一個簡單的工具類,而ThreadLocalMap裡面的數據都是和線程相關,所以存放在Thread中。
2:ThreadLocalMap存放在Thread中不容易發生內存洩漏,為什麼這麼說呢?那是因為ThreadLocalMap中對線程Thread有著引用關係,由於ThreadLocal的生命週期可能是和程序共存亡的,如果將ThreadLocalMap存放到ThreadLocal中,就算線程的生命週期結束了,ThreadLocalMap也不會被回收,因為ThreadLocal一直存在,如果存放在Thread中就不一樣了,我們來看一下之前看過的源碼
<code>
static
class
Entry
extends
WeakReference
<ThreadLocal
>> {Object
value; Entry(ThreadLocal> k,Object
v) {super
(k); value = v; } }/<code>看到WeakReference沒有,它表示這ThreadLocalMap對ThreadLocal是一種弱引用,只要Thread生命週期結束,ThreadLocalMap也會跟著一起消失,所以考慮內存洩漏方面,存在Thread類中更合理。
那ThreadLocal會發生內存洩漏問題嗎?答案是肯定的,剛剛我們說到,線程被回收,ThreadLocalMap也會一起被回收,但是有一種情況線程是同程序共生死的,那就是線程池,所這個時候就可能會發生內存洩露問題了,然而我們我們在項目開發中線程池是使用比較多的,那我們如何解決這個問題呢?
其實很簡單,java的gc機制做不到,不代表我們自己做不到,我們在自己的邏輯處理中自己釋放,想必很多人都想到了,try/finally,沒錯就是它,只需要在finally中假如這行代碼即可。
<code>t.
remove
(); /<code>ThreadLocal介紹的差不多了,下面我們來使用ThreadLocal解決一下SimpleDateFormat多線程的安全問題吧。
使用ThreadLocal解決SimpleDateFormat線程安全問題
上修改之後的代碼
<code>package com.ymy.test; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date;
public
class
SimpleDateFormatBugTest
{private
static
ThreadLocal t = ThreadLocal.withInitial(() ->new
SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
));private
static
SimpleDateFormatgetSimpleDateFormat
() {return
t.get
(); }private
static
Dateparse
(String date
){try
{return
getSimpleDateFormat().parse(date); }catch
(ParseException e) { e.printStackTrace(); }return
null
; }public
static
void
main
(String[] args
) { Thread t1 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2020-12-12 12:12:12"
); System.out
.println("當前日期:"
+ parse); }); Thread t2 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2019-11-11 11:11:11"
); System.out
.println("當前日期:"
new
Thread(() -> { Date parse = parse("2018-10-10 10:10:10"
); System.out
.println("當前日期:"
+ parse); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join
(); t2.join
(); t3.join
(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out
.println("線程執行完畢"
); } }/<code>第一次運行
<code>
當前日期:Wed
Oct
10
10
:10:10
CST
2018
當前日期:Mon
Nov
11
11
:11:11
CST
2019
當前日期:Sat
Dec
12
12
:12:12
CST
2020
線程執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>第二次運行
<code>
當前日期:Wed
Oct
10
10
:10:10
CST
2018
當前日期:Sat
Dec
12
12
:12:12
CST
2020
當前日期:Mon
Nov
11
11
:11:11
CST
2019
線程執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>第三次運行
<code>
當前日期:Wed
Oct
10
10
:10:10
CST
2018
當前日期:Sat
Dec
12
12
:12:12
CST
2020
當前日期:Mon
Nov
11
11
:11:11
CST
2019
線程執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>完美的解決了SimpleDateFormat在多線程中併發問題。
總結
問題終於解決了,小明也可以繼續快樂的寫bug了,充實的一天就這麼過去了,小明收穫了知識,而我,帶著小明走了一遍ThreadLocal的源碼,也對ThreadLocal加深了一遍印象,小明因為解決了這個bug,也不用加班了,臉上流露了激動的神情,也正好到下班時間了,然後小明就帶著我去擼串了。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
作者:賣托兒索的小火柴
原文鏈接:https://blog.csdn.net/qq_33220089/article/details/105216878